Patofisiologi demam

Pendahuluan

Demam merupakan gejala penyakit yang sering dijumpai dalam kehidupan sehari-hari. Demam merupakan salah satu keluhan yang sering diutarakan oleh penderita atau keluarganya kepada dokter atau petugas kesehatan baik secara langsung maupun melalui telepon. Demam sendiri sebenarnya sudah dikenal sejak jaman purbakala dan merupakan petunjuk perkembangan penyakit yang diderita oleh si sakit. Pada umumnya demam terjadi dalam waktu yang singkat tetapi walaupun demikian, terkadang dapat menimbulkan rasa tidak enak atau tidak nyaman bagi penderita.
Demam (febris) adalah suatu reaksi fisiologis tubuh yang kompleks terhadap penyakit yang ditandai dengan meningkatnya suhu tubuh di atas normal akibat rangsangan zat pirogen terhadap pusat pengaturan suhu tubuh(termoregulator) di hipotalamus.¹ Pada orang dewasa suhu tubuh yang normal berkisar antara 36,1-37,3°C. Suhu tubuh memiliki siklus diurnal dengan suhu terendah terjadi pada pukul 6.00 pagi dan suhu tubuh tertinggi pada pukul 16.00-18.00 sore.
Seseorang dikatakan demam bila suhu tubuh diantara pukul 00.00-12.00 lebih dari 37,2°C dan diantara pukul 12.00-24.00 lebih dari 37,3°C. seseorang disebut hiperpireksia nila suhu tubuh > 41,2°C, hipotermia bila suhu tubuh < 35°C.²

 

Pengaturan Suhu Tubuh (Termoregulasi)

Setiap sel di dalam tubuh memerlukan energi untuk memelihara struktur dan fungsinya. Seluruh energi yang diperlukan oleh sel-sel tersebut berasal dari makanan yang dikonsumsi setiap hari (sumber energi). Dalam kegiatan tubuh sehari-hari, pemakaian energi dapat melalui kegiatan kerja eksternal dan internal. Kerja eksternal berhubungan dengan pemakaian energi akibat kontraksi otot rangka sewaktu tubuh menggerakkan badan atau anggota badan seperti mengangkat atau memindahkan suatu benda, menghindar, memukul, mengelak, dan sebagainya. Kerja internal berhubungan dengan pemakaian energi oleh seluruh proses biologis di dalam tubuh yang tidak termasuk dalam kegiatan kerja eksternal.³

Gambar Sumber dan Pemakaian Energi

Tidak semua energi yang didapat dari nutrien dapat dipergunakan untuk kegiatan kerja. Energi yang tidak dapat dipakai ini akan diubah menjadi energi panas. Selama proses biokimiawi di dalam tubuh, hanya 50% energi dari nutrien yang diubah menjadi ATP selebihnya akan hilang dalam bentuk panas. Selama pemakaian ATP oleh sel-sel tubuh, 25% energi yang berasal dari makanan ini pun akan diubah menjadi panas. Selanjutnya panas yang terbentuk inilah (produksi panas internal) dan ditambah dengan perolehan panas yang didapat dari lingkungan eksternal tubuh (keduanya disebut sumber panas) yang membentuk kandungan panas tubuh (suhu inti tubuh). Bila kandungan panas tubuh ini sudah melebihi batas toleransi, maka tubuh akan berupaya untuk mengeluarkan panas melalui kulit dengan cara konveksi, konduksi, radiasi dan pelepasan panas melalui air keringat maupun melalui paru-paru.³

Suhu tubuh yang relatif tetap (36,1-37,7°C) diperlukan untuk menjalankan fungsi tubuh yang optimal. Seperti dikemukakan di atas bahwa hampir setiap kegiatan tubuh memerlukan tenaga yang dihasilkan melalui reaksi kimia. Reaksi kimia di dalam tubuh diatur dengan sangat cermat oleh katalisator yang berupa enzim, sehingga reaksi tersebut terjadi selangkah demi selangkah dan berlangsung dengan halus. Enzim umumnya berupa protein. Enzim ini dapat berfungsi dengan baik dan optimal pada suasana lingkungan tertentu,misalnya suhu dan pH yang optimal. Suhu yang optimal itu berkisar 37°C dan bila suhu di atas 42°C, enzim sebagai protein dapat mengalami denaturasi dan kehilangan daya katalisnya. Bila suhu terlalu rendah, kecepatan produksi tenaga tidak dapat memenuhi kebutuhan tubuh seperti pada suhu sekitar 37°C. Meskipun bagian otak lain juga berperan, tetapi pusat integrasi pengendalian suhu tubuh (termostat/termoregulator) terdapat di hipotalamus.^3,4
Pengaturan suhu tubuh terjadi secara terpadu di hipotalamus berdasarkan sinyal yang diterima dari kulit dan suhu inti tubuh. Bila termoreseptor di kulit menerima rangsang dingin misanlnya, maka oleh neuron yang sensitif terhadap dingin (cold sensitive neuron) sinyal ini akan diteruskan ke hipotalamus. Bila akumulasi suhu yang terjadi di hipotalamus sudah melebihi batas minimal yang dapat ditoleransi, maka tubuh akan mengadakan adaptasi perilaku seperti memakai selimut, baju hangat, atau sarung tangan. Mekanisme tubuh lainnya untuk mengatasi batas ini juga dapat terjadi melalui aktivasi saraf motorik yang mengakibatkan terjadinya kontraksi otot rangka seperti menggigil dengan akibat produksi panas akan bertambah dan atau aktivasi sistem saraf simpatis yang mengakibatkan terjadinya vasokonstriksi pembuluh darah kulit. Vasokostriksi pembuluh darah kulit ini akan mengurangi darah dan panas tubuh yang mengalir ke permukaan tubuh, sehingga proses penguapan melalui kulit dan pengeluaran panas melalui radiasi dan konduksi berkurang (konservasi panas). Hal ini akan mempertahankan panas di dalam tubuh tetap terjaga sehingga tubuh kembali hangat.
Bila termoreseptor di kulit menerima rangsang panas, maka oleh neuron yang sensitif terhadap panas (warm-sensitive neuron) akan diteruskan ke hipotalamus. Bila suhu yang terjadi di hipotalamus sudah melebihi batas maksimal yang dapat ditoleransi maka tubuh akan melakukan adaptasi perilaku seperti membuka kancing baju, memakai kaus tipis atau membuka baju. Mekanisme lainnya untuk mengatasi batas ini adalah dengan mengaktivasi sistem saraf simpatik yang selanjutnya akan mengakibatkan vasodilatasi pembuluh darah kulit sehingga, banyak darah dan panas tubuh mengalir ke permukaan tubuh, dan hal ini akan menyebabkan pengeluaran panas tubuh melalui penguapan, radiasi dan konduksi kulit meningkat sehingga suhu tubuh kembali turun. Aktivasi saraf simpatis ini juga dapat merangsang kelenjar keringat, sehingga produksi keringat bertambah.^3,4,5
 

Patofisiologi Demam

Substansi penyebab demam adalah pirogen. Pirogen dapat berasal dari eksogen maupun endogen. Pirogen eksogen berasal dari luar tubuh sedangkan pirogen endogen berasal dari dalam tubuh. Pirogen eksogen, dapat berupa infeksi atau non-infeksi, akan merangsang sel-sel makrofag, monosit, limfosit, dan endotel untuk melepaskan interleukin(IL)-1, IL-6, Tumor Necrosing Factor(TNF)-α, dan interferon(IFN)-γ yang selanjutnya akan disebut pirogen endogen/sitokin. Pirogen endogen ini, setelah berikatan dengan reseptornya di daerah preoptik hipotalamus akan merangsang hipotalamus untuk mengaktivasi fosfolipase-A2, yang selanjutnya melepas asam arakhidonat dari membran fosfolipid, dan kemudian oleh enzim siklooksigenase-2 (COX-2) akan diubah menjadi prostaglandin E2 (PGE2). Rangsangan prostaglandin inilah, baik secara langsung maupun melalui pelepasan AMP siklik, menset termostat pada suhu tubuh yang lebih tinggi. Hal ini merupakan awal dari berlangsungnya reaksi terpadu sistem saraf autonom, sistem endokrin, dan perubahan perilaku dalam terjadinya demam (peningkatan suhu).
Pusat panas di hipotalamus dan batang otak kemudian akan mengirimkan sinyal agar terjadi peningkatan produksi dan konservasi panas sehingga suhu tubuh naik sampai tingkat suhu baru yang ditetapkan. Hal demikian dapat dicapai dengan vasokonstriksi pembuluh darah kulit, sehingga darah yang menuju permukaan tubuh berkurang dan panas tubuh yang terjadi di bagian inti akan memelihara suhu inti tubuh. Epinefrin yang dilepas akibat rangsangan saraf simpatis akan meningkatkan metabolisme tubuh dan tonus otot. Mungkin akan terjadi proses menggigil dan atau individu berusaha mengenakan pakaian tebal serta berusaha melipat bagian-bagai tubuh tertentu untuk mengurangi penguapan.^1,2,3,4,5

Skema patofisiologi demam
Selama demam, argininin vasopresin (AVP), alphamelanocyte-stimulating hormone dan corticotropin releasing factor akan dilepas oleh tubuh. Zat ini dapat bekerja sebagai antipiretik endogen/intrinsik untuk menurunkan reaksi demam. Efek antipiretik ini akan membuat rangkaian umpan balik terhadap hipotalamus. AVP atau vasopresin, juga dikenal sebagai hormon antidiuresis, yang diproduksi selama demam akan menimbulkan retensi air oleh ginjal dan hal inilah mungkin yang berperan dalam pengaturan suhu tubuh pada saat demam. Tetapi bagaimana persisnya mekanisme kerja antipiretik endogen ini sampai saat ini belum jelas.^1,4

Pada mulanya yang dianggap sebagai pemicu reaksi demam adalah infeksi dan produk-produk infeksi. Dalam perkembangan selanjutnya ternyata beberapa molekul endogen seperti kompleks antigen-antibodi, komplemen, produk limfosit dan inflammation bile acids juga dapat merangsang pelepasan pirogen sitokin. Konsep bahwa sitokin dapat menginduksi sitokin lain juga penting untuk dipahami dalam rangka menerangkan mekanisme demam akibat penyakit non-infeksi.^1,2,4